如何利用藍牙4.1為物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建低功耗無線鏈路

　　這些GATT用于處理當前應(yīng)用的數(shù)據(jù)，如血壓、心率、體溫計、接近和找到我(Find Me)功能。IoT應(yīng)用的新規(guī)范將會采用不同的方式匯集數(shù)據(jù)。

　　服務(wù)屬性、特性和描述符將由通用識別符(UUID)集中識別。藍牙SIG為標準屬性預(yù)留了一些列UUID(其格式為xxxxxxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB)，這些通用識別符在規(guī)范中采用16位或32位短格式值表示，而非128位，以保持較小代碼長度并減少復(fù)雜性。

　　GATT規(guī)范為客戶提供了大量命令，用于發(fā)現(xiàn)與服務(wù)器有關(guān)的信息。具體包括，發(fā)現(xiàn)所有主要服務(wù)的UUID，用已知UUID查找服務(wù)，然后發(fā)現(xiàn)輔助服務(wù)，以及為已知服務(wù)查找全部特性。所有這些均屬于IoT應(yīng)用規(guī)范。

　　指令通過GATT發(fā)出，用于將有關(guān)特性的數(shù)據(jù)從服務(wù)器傳輸至客戶端(“讀取”)，以及從客戶端傳輸至服務(wù)器(“寫入”)。讀取某個值時，可通過指定該特性的UUID或者由一個句柄值完成，該值來自信息發(fā)現(xiàn)指令。寫操作始終會通過句柄識別特性，但都可以選擇是否需要服務(wù)器做出響應(yīng)。

　　GATT也發(fā)出這種通知和指示，這是IoT鏈路的關(guān)鍵部分?？蛻舳丝蔀閬碜苑?wù)器的特定特性請求一個通知，然后，只要相關(guān)的值進入有效狀態(tài)，服務(wù)器就會將其發(fā)送至客戶端。例如，一臺設(shè)備上的溫度傳感器服務(wù)器會在每次測量時通知其客戶端。這樣可避免客戶端對服務(wù)器進行輪詢，從而省去了常規(guī)無線鏈路。除需要客戶端做出響應(yīng)，用于確認客戶端收到該信息外，指示和通知類似。

　　芯片和模塊制造商正在GATT頂端增加多個層級，讓系統(tǒng)開發(fā)人員利用這些規(guī)范開發(fā)自己的軟件。這樣，在使用藍牙4.0和藍牙4.1的現(xiàn)有全部芯片和模塊升級系統(tǒng)后，軟件還能與之兼容。

　　Laird Wireless等模塊制造商正在消除這種復(fù)雜性，它們在使用如BT800等藍牙4.0模塊，并開發(fā)能在這些模塊上支持藍牙4.1的固件。BT800采用由CSR提供、帶有天線和接口的收發(fā)器，輸出功率為8 dBm，在8.5 mm x 13 mm的緊湊基底面內(nèi)集成了全部功能。該模塊包含了支持BLE應(yīng)用開發(fā)所需的全部硬件和固件，包括用于連接外設(shè)和傳感器的UART、SPI、I2C、ADC和GPIO接口。利用這些接口連接單線、雙線或者多線鏈路會相對簡單。

　　圖2：利用Laird Wireless的BT800智能藍牙雙模式模塊，能很容易在現(xiàn)有設(shè)計中添加藍牙4.1連接功能，進而升級至藍牙4.1.

　　Laird增加了一種可使模塊獨立運行的事件驅(qū)動型編程語言，因此能通過任何接口直接連接傳感器，而不必依賴外部處理器。一個簡單的smartBASIC應(yīng)用包含了從傳感器數(shù)據(jù)讀取、寫入和處理，到再利用智能藍牙將其傳輸至任何藍牙4.1設(shè)備的全部端到端過程。

　　同時，CSR也會采用不同的方法來實現(xiàn)IoT組網(wǎng)，而且模塊制造商也可以使用這些網(wǎng)絡(luò)。盡管藍牙4.1能提供從智能手機到其外設(shè)的八到十個獨立鏈路，構(gòu)建個人局域網(wǎng)或者菊花鏈鏈路，但CSR開發(fā)出了位于藍牙4.0協(xié)議棧頂層的固件，用于控制網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量多達65，000個的設(shè)備。

　　這種具有潛在顛覆性的技術(shù)把智能手機置于IoT的核心。CSR Mesh網(wǎng)幾乎能讓無限個支持智能藍牙的設(shè)備簡單地連接在一起，并由一部手機、一臺平板電腦或者PC直接控制。

　　針對智能家庭和IoT應(yīng)用進行了優(yōu)化的解決方案，將一個配置和控制協(xié)議與CSR認可的智能藍牙設(shè)備組合在一起，其中包括CSR101x和CSR8811.用戶利用這一解決方案，無論在什么位置，都能控制自己家中任何一個支持智能藍牙的設(shè)備，如照明、供熱和安防系統(tǒng)。在用戶體驗過程中，基于該協(xié)議的解決方案不需要復(fù)雜的設(shè)置、配對或者使用如路由器等接入設(shè)備，這一點至關(guān)重要。

　　不同于其他家庭自動化連接解決方案，CSR Mesh網(wǎng)能保證在家中的任何地方都能利用移動設(shè)備直接控制，因為既沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍限制，也不需要集線器。開發(fā)人員不必使用專有解決方案或添加其他任何東西，就能構(gòu)建無需復(fù)雜配置即可輕松工作的產(chǎn)品。

　　CSR Mesh網(wǎng)協(xié)議采用智能藍牙中的一種模式向網(wǎng)絡(luò)中的其它藍牙設(shè)備發(fā)送信息。這些信息可發(fā)送至一個設(shè)備或者一組設(shè)備。一臺設(shè)備也可以屬于多個設(shè)備組。具體控制由支持智能藍牙的電器(如燈具開關(guān))或者由現(xiàn)在的大部分手機或平板電腦完成。

　　為保證開發(fā)人員讓自己的產(chǎn)品迅速面市，CSR將發(fā)布針對用戶的開發(fā)套件。該套件將提供安卓和iOS應(yīng)用源代碼以及獲取CSR Mesh網(wǎng)的二進制庫權(quán)限。

　　軟件不使用藍牙4.1的特性，而是通過擴展藍牙4.0來覆蓋一個網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)。這是一個泛洪網(wǎng)狀網(wǎng)，非路由式網(wǎng)狀網(wǎng)，因此所有設(shè)備可作為網(wǎng)絡(luò)中的一員接入，向其它節(jié)點傳送信息。也就是說，這對于用戶設(shè)置極為簡單，因為該規(guī)范能自動處理信息傳送任務(wù)。信息的原始發(fā)送設(shè)備可在網(wǎng)中任何位置，然后該信息被轉(zhuǎn)發(fā)至覆蓋范圍以外的節(jié)點;為解決飽和和競爭問題，該協(xié)議包含了特性的年齡和轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。

　　盡管藍牙4.1可同時支持主、從模式，但仍需用戶自己管理這些連接，且這些連接將在控制較小的或者核心的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)時發(fā)揮作用。這項技術(shù)中沒有那些限制-連接管理工作已降至很少。